BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu

BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu BÁO cáo CHUYÊN đề máy đo sâu

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU MÁY ĐO SÂU Một thiết bị thiếu tàu máy đo sâu hàng hải – dụng cụ dùng để xác định độ sâu vùng nƣớc tàu hoạt động Khơng có vậy, máy đo sâu cịn đƣợc sử dụng hỗ trợ tàu điều động luồng lạch hẹp, công tác neo thu neo, đảm bảo an tồn cho hành trình.Ngồi ra, máy đo sâu thiết bị thủy âm khác đƣợc ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nghiên cứu khoa học nhƣ khảo sát địa chất, thủy văn Trƣớc tìm hiểu sâu máy đo sâu phục vụ ngành hàng hải chƣơng 2, ta tiếp cận với phần lý thuyết sở sóng âm việc truyền sóng âm mơi trƣờng nƣớc biển , từ có nhin tồn diện thao tác, vận hành, khai thác tốt máy đo sâu phục vụ công tác dẫn tàu an tồn, hiệu CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT SĨNG ÂM 1 Sóng âm 1.1.1 Khái niệm Âm tƣợng vật lí, trƣờng hợp riêng dao động học chuyển động môi trƣờng đàn hồi Nguồn âm hệ thống dao động học đặt mơi trƣờng chất lỏng Trong q trình dao động, hệ thống truyền phần lƣợng tới phân tử mơi trƣờng bao quanh Những phân tử bắt đầu lệch khỏi vị trí ban đầu chúng Những phân tử môi trƣờng nối với lực đàn hồi Nếu chúng lệch khỏi vị trí cân lực tác dụng từ phân tử bên cạnh làm cho trở lại ví trí ban đầu Sau đó, theo qn tính chuyển động tiếp phía ngƣợc lại Nhƣ phần tử dao động xung quanh vị trí cân Bởi điều kiện thực tế, mơi trƣờng khơng có lực đàn hồi tác dụng mà cịn có lực ma sát nên sau kích ñộng dao động phân tử tắt nhanh Sự dịch chuyển phân tử làm cho phân tử bên cạnh lệch khỏi vị trí cân chúng Từ ta thấy kích động xảy nơi định môi trƣờng truyền lan tới phân tử xa nguồn kích động Q trình gọi truyền âm Tốc độ truyền kích động từ phân tử đến phân tử khác gọi tốc độ âm Nếu nhƣ lực kích động tác dụng theo chu kỳ trình truyền âm theo chu kỳ theo thời gian mà không gian, nghĩa mang tính chất sóng Bởi phân tử bắt đầu chuyển động chậm phân tử trƣớc nó, nên mơi trƣờng hình thành vùng dày đặc vùng thƣa thớt cách nhau.Khi hình thành vùng dày đặc áp lực nồng độ môi trƣờng tăng lên vùng thƣa thớt giảm Khơng gian hình thành âm áp gọi trƣờng âm 1.1.2 Những đặc tính trường âm Những đặc tính trƣờng âm: truyền âm trình phức tạp, gồm tƣợng vật lý khác Những đặc tính quan trọng là: - Các phân tử chất lỏng khơng ảnh hƣởng tới sóng âm, chúng dao động quanh vị trí cân chúng - Tốc độ âm tốc độ dao động phân tử mơi trƣờng, tốc độ truyền kích động từ phân tử đến phân tử khác - Khi truyền kích động trƣờng âm hình thành chuỗi dày phân tử chuỗi thƣa cách Q trình dẫn tới thay ñổi áp lực nồng ñộ mơi trƣờng Sự nén kéo theo chu kỳ phá vỡ cân nhiệt động môi trƣờng nhƣ gây nên thay đổi nhiều mức phân tử Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU 1.1.3 Phân loại sóng âm Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU Sóng âm phân theo hình dạng tần số Trong trƣờng hợp riêng, ngƣời ta phân sóng theo ba dạng sóng dọc, sóng ngang, sóng phức tạp Trong chất lỏng, độ lệch khơng bị biến dạng, truyền lan sóng dọc Hình dạng sóng âm đƣợc xác định dạng sóng Làn sóng vùng mặt mà điểm có pha dao động Đƣờng vng góc với sóng trùng với hƣớng truyền lan sóng gọi tia âm Sóng siêu âm sóng âm có tần số dao động lớn 16kHz) Trong hàng hải thƣờng sử dụng sóng siêu âm có tần số dao động lớn 20kHz Nếu nguồn âm điểm sóng âm có dạng hình cầu Nếu nguồn âm hình trụ sóng âm có dạng hình trụ Nếu nguồn âm mặt sóng âm có dạng mặt 1.1.4 Những thông số trường âm ðể tiếp tục phân tích trƣờng âm, ta đƣa vào ñại lƣợng vật lý thông dụng mà ta gọi thơng số trƣờng âm Những thơng số cần chọn cho chúng bao hàm hết tƣợng xảy trƣờng âm, dao ñộng phân tử thay ñổi áp lực, nồng ñộ chất lỏng lƣợng + Sự thay đổi áp lực mơi trƣờng có âm tác ñộng so với ban ñầu ñƣợc ñánh giá âm áp p ðại lƣợng p ñƣợc xác ñịnh biểu thức: p = p1 - p0 Trong đó: (1) (đơn vị: mbar) p0 trị số áp lực môi trƣờng khơng có sóng âm P1 trị số áp lực mơi trƣờng có sóng âm Sự thay đổi nồng ñộ chất lỏng thƣờng ñƣợc xác ñịnh độ đơng đặc nó: 1  0 ỉ= + Cƣờng độ sóng âm số lƣợng mà sóng âm chuyển qua đơn vị diện tích đặt vng góc với hƣớng truyền lan đơn vị thời gian Nó đặc trƣng trƣờng âm Kí hiệu I đƣợc đo W/m2 + Sóng âm đƣợc đặc trƣng thơng số sau: - Bƣớc sóng λ âm khoảng cách miền dày ñặc miền thƣa thớt - Biên ñộ A ñộ lệch lớn phân tử so với vị trí cân - Chu kỳ T khoảng thời gian hoàn thành dao động mơi trƣờng đàn hồi - Tần số f số lƣợng sóng truyền qua mơi trƣờng ñơn vị thời gian - Tốc ñộ truyền lan âm mơi trƣờng phụ thuộc vào tính chất mơi trƣờng Do phần tử mơi trƣờng đàn hồi có trọng, khối khác nhƣ lực ñàn hồi chúng khác nên tốc độ truyền âm mơi trƣờng khác Cơng thức tính tốc độ truyền âm: C= (m/s) E: mơ đun đàn hồi Page BÁO CÁO CHUN ĐỀ MÁY ĐO SÂU ρ: tỉ trọng môi trƣờng Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU Trong môi trƣờng chất lỏng: C= K (m/s) K: hệ số nén, ñại lƣợng nghịch ñảo E chất lỏng khơng giới hạn Tính chất sóng âm 1.2.1 Tính phản xạ khúc xạ sóng âm Nếu q trình truyền lan sóng âm gặp mặt phân chia môi trƣờng (ví dụ nhƣ đáy biển) có kích thƣớc lớn nhiều chiều dài sóng ta quan sát thấy tƣợng phần lƣợng trở lại mơi trƣờng phần lƣợng vào mơi trƣờng Hiện tƣợng ñó ñƣợc gọi phản xạ khúc xạ sóng âm Khi tia âm truyền qua hai mơi trƣờng đồng ñƣợc ñặc trƣng âm kháng Z1=ρ1C1 Z2=ρ2C2 Trên hình vẽ 1, giả sử C2 > C1, theo lý thuyết tia chiếu, áp dụng ñịnh luật quang học ta có : α1 α’1 α2 Hình vẽ 1.1 + Góc tới góc phản xạ: α1 = α’1 sin 1  C1 = η sin  C2 Trong đó: η hệ số khúc xạ α’1 α2 góc phản xạ góc khúc xạ tƣơng ứng Nhƣ vậy, ta có: tỷ số sin góc tới αt góc khúc xạ α2 tỷ số tốc độ C1 C2 sóng âm Nếu nhƣ đƣờng truyền lan sóng âm có nhiều lớp chất lỏng song song có tính chất thuỷ âm học khác ta có đẳng thức sau: C3 C1 C2     const sin t1 sin  t sin t Các tỷ số hình học tìm đƣợc xuất phát từ giả thiết mặt phản xạ mặt phẳng Chúng ñúng với trƣờng hợp nhƣ kích thƣớc vật cản lớn chiều dài sóng nhiều lần Sự phản xạ nhƣ gọi phản xạ gƣơng Trong thực tế bề mặt phân cách xẩy tƣợng phân kỳ, phản xạ gƣơng, phản xạ cộng hƣởng, khúc xạ tán xạ mặt phân cách không nhẵn Kết luận: Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU - Nếu tốc ñộ truyền âm mơi trƣờng nhƣ có nghĩa sin góc khơng có khúc xạ - Nếu sóng âm truyền từ mơi trƣờng sang C1 > C2 tia khúc xạ lệch phía gần mặt ngăn cách - Nếu tăng góc tới α1 tới α2 = 90 sóng âm không vào môi trƣờng 2, tăng α1 sóng âm phản xạ hồn tồn Khi α1 gọi góc giới hạn α GH = arc sin C1  arcsin C2 Quan hệ lƣợng: Quan hệ lƣợng sóng tới, sóng phản xạ sóng khúc xạ thƣờng ñƣợc xác ñịnh hệ số phản xạ A khúc xạ B Trong trƣờng hợp sóng tới vng góc với mặt ngăn hệ số ñƣợc xác ñịnh nhƣ sau: 2 C C  1 q  2 1      A=  C   C  q    2 1 4 c  c 4q B =  c1 1 2c 2  1 q  2 2 (2) (3) 11 11 1c1 Trong đó: q = 2 c2 Z1 = ρ1C1: âm kháng môi trƣờng Z2 = ρ2C2: âm kháng môi trƣờng Trên sở biểu thức ta rút kết luận: Nếu nhƣ âm kháng mơi trƣờng nhau, nghĩa ρ1.C1= ρ2.C2 tồn lƣợng chuyển từ môi trƣờng sang mơi trƣờng hai Khi có điều kiện ρ1C1>> ρ2C2 ρ1C1 ρ2C2 phản xạ xảy với thay ñổi pha 1800 Khi màng phát, phát sóng siêu âm sóng siêu âm chia làm hai hƣớng chính: - Hƣớng cơng suất búp phát xuyên xuống ñáy biển ñể ño sâu - Một phần sóng siêu âm búp phụ gây truyền lan theo phƣơng ngang Sự phản xạ sóng âm từ đáy biển: Lớp ñáy biển trực tiếp tiếp xúc với nƣớc có cấu trúc khác Nơi ñá cứng, nơi bùn nhão, nơi khác lại hạt nhỏ lẫn với nƣớc Thực tế sóng âm tới đáy biển tuỳ thuộc vào loại đáy biển, mà phần lƣợng định truyền vào đáy biển bị đáy biển hấp thụ Phân tích lƣợng sóng âm tới đáy biển thật phức tạp lúc có hình thành sóng âm có dạng phức tạp gồm thành phần sóng dọc sóng ngang Lý thuyết cho ta hệ số tiêu hao β1 sóng dọc đáy biển nhƣ sau: Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU β = S1 Trong đó:  - ω: tần số - C1: tốc độ truyền lan sóng dọc ñáy biển - S1: hệ số mát Ta tính đƣợc hệ số phƣơng pháp giải tích Nhƣng thƣờng ngƣời ta có đƣợc trị số phƣơng pháp thực nghiệm ðáy biển không phẳng gây nên phân tán lƣợng sóng nhiều Trong trƣờng hợp mà kích thƣớc độ gồ ghề đáy biển nhỏ chiều dài sóng phản xạ giống nhƣ mặt phẳng Nếu nhƣ ñộ gồ ghề đủ lớn phần lƣợng sóng tới phân tán hƣớng Sự phản xạ nhƣ gọi khuếch tán Nhƣ trƣờng âm sóng phản xạ đƣợc xác định yếu tố bản: âm kháng nƣớc biển, cấu trúc đáy biển hình thù Trong bảng dƣới ñây cho ta thấy trị số hệ số phản xạ ñáy biển: Ảnh A% ðá granit Nét ðá hộc lớn Cát ðáy ðáy Ảnh A% 70 - 80 Cát bùn Kém 10 - 20 Nét 60 - 70 Băng Kém 10 - 15 Nét 50 - 60 Bùn nhão Kém - 10 Sự phản xạ từ mặt biển sóng âm: Khi truyền lan âm biển mặt biển đóng vai trị quan trọng Vì nguồn máy thu âm khơng phải hồn tồn định hƣớng tốt nên máy thu ln có sóng phản xạ từ mặt biển tới Cƣờng độ sóng phản xạ phụ thuộc vào trạng thái mặt biển Sóng biển lớn, sóng gợn có ảnh hƣởng đến phản xạ Nói chung, sóng biển lớn có đặc tính tự do, tham số sóng biển ln biến đổi Thực tế gây nên khó khăn lớn việc phân tích tốn học Nhƣng xét khoảng thời gian ngắn phản xạ từ mặt biển tƣơng tự nhƣ phản xạ đáy biển khơng phẳng Vì mặt biển có nhiều hình thù khác nên lƣợng sóng âm hội tụ lại trƣờng hợp phân tán trƣờng hợp khác Kết luận: - Khi ño sâu ngƣời ta ứng dụng tia siêu âm búp tạo Muốn phải phát định hƣớng với góc mở α nhỏ (thơng thƣờng chọn từ 350 ñến 450) - ðối với tia búp phụ gây nhiễu cho máy ño sâu, nhà chế tạo tìm cách hạn chế giảm thiểu cơng suất búp phụ (thƣờng nhỏ 3% công suất búp chính) 1.2.2 Sự giao thoa sóng âm Nhƣ ta biết vật lí chứng minh rằng, có nhiều nguồn sóng có biên độ nhỏ, tần số (hoặc tần số xấp xỉ nhau) truyền qua mơi trƣờng đàn hồi đó, sóng âm hai nguồn ñan xen vào nhau, vùng ñan xen hai sóng gọi vùng giao thoa sóng âm, vùng giao thoa sóng âm lớn nhiễu giao thoa nhiều (ðối với sóng vơ tuyến, sóng ánh sáng tuân theo quy luật này) Bây ta xét nguồn phát sóng âm điểm O1 có phƣơng trình nhƣ sau: x a cos t 1 Nguồn phát sóng thứ hai điểm O2: Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU x a cos t 2 Page BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU Tại ñiểm M khơng gian phƣơng trình truyền sóng nguồn O1 O2 sinh x a cos( t  2 r ) 1  ;x a cos( t  2 r 2  ) Trong đó: - a1 a2 biên độ dao ñộng - ω0 tần số góc - r1 r2 khoảng cách truyền sóng từ điểm O1 O2 ñến ñiểm M Vậy ñiểm pha dao ñộng tổng hợp hai dao ñộng sóng là:   2  r1 2 2 r φ2 - φ1 =       (r1  r 2)  Biên ñộ dao ñộng ñƣợc xác ñịnh theo công thức sau: A a12 a 222 a a cos (r  r ) Nhận xét: - Nếu r1 r2 không; r1 - r2 =k.λ (k số nguyên) Amax a12a222a 1a2  (a1 a2)  a a Biên ñộ cực ñại, lƣợng lớn phát máy thu có tần số tạo nên nhiễu giao thoa lớn  - Nếu r1 - r2 = (2k +1) Amin a12a222a 1a2  (a1a 2)  a a Ta thấy biên ñộ cực tiểu tín hiệu sóng âm phản xạ máy thu bé không tồn nhiễu máy thu Trƣờng hợp nguồn phát có cơng suất lớn a1>> a2 a1 β ta tìm trị số số hiệu chỉnh ño ñộ sâu ño ñƣợc: ∆hβ  AD  AC  hth  hdo A hth Hình vẽ 2.11 hđ 2α ∆hβ ðƣa vào phƣơng trình trị số sau đây: hth  Ta có: hdo cos  ∆hβ = hđo (secβ - 1) (7) Phân tích cơng thức (8) ta thấy máy ño sâu nay, sai số h không ảnh 0 hƣởng tới ñộ sâu ño ñƣợc nhƣ     30 2.5.4 Sai số tính thời gian Trong máy ño sâu ngƣời ta dùng ñộng ñiện ñể tính thời gian thu, phát, làm quay cam điều khiển phát tín hiệu, cam từ cam tuỳ loại, để có ñộ xác tốc ñộ ñộng phải số, tốc độ khơng phụ thuộc vào ñiện áp cung cấp nguồn mà phụ thuộc vào thang ñặt ñộ sâu máy, thang ñặt ñộ sâu lớn tốc độ quay nhỏ ngƣợc lại nhƣng phải số thang Nhƣng thực tế nguồn cung cấp bên ngồi vào động ln thay đổi tốc độ động thay ñổi Ngày nay, ngƣời ta www.hanghaikythuat.edu.tf dùng ổn áp ñiện ñể tự ñộng ñiều chỉnh ñiện áp vào động ln ổn định sai số bị loại bỏ 2.5.5 Sai số vạch không Tại thời điểm phát sóng đo sâu mặt ngun lý kim thị phải đặt vị trí (m), máy đo sâu thị hình gốc vệt qt phải ứng với vị trí (m) Nhƣng thực tế kim ghi gốc vệt quét nằm vị trí (m) (nếu máy phát phát sớm), nằm dƣới vạch (m) (nếu phát muộn), hai trƣờng hợp ñều dẫn ñến sai số ðể giảm sai số ngƣời ta hiệu chỉnh kim thị vào vị trí “0” thƣớc ño lúc máy phát bắt ñầu hoạt ñộng Sai số chung máy ño sâu hồi âm tổng sai số ñã nêu ñây 2.6 Sơ ñồ khối máy ño sâu tàu 2.6.1 Khối báo ñộ sâu bao gồm: băng giấy tự ghi ñèn hình, đèn quang, khuếch đại tín hiệu độ sâu, máy phát ñặt chung vào hộp gọi khối báo, ngồi hộp có cơng tắc cấp nguồn (power), cơng tắc đặt thang độ sâu (range), núm khuếch ñại (gain), núm ñiều chỉnh ñộ sáng máy báo (dimmer), núm ñánh dấu (mark), núm White line, núm ñiều chỉnh tốc ñộ băng giấy (chart speed), núm hiệu chỉnh mớn nƣớc tàu (draft) Khối báo thƣờng ñƣợc ñặt buồng hải ñồ buồng lái 2.6.2 Màng dao động thu, phát sóng siêu âm Màng dao ñộng thu phát máy ño sâu thƣờng có ñƣờng kính = 0,1 đến 0,2 m, kích thƣớc gọn nhẹ, hoạt động tiêu tốn lƣợng ðƣợc đặt gần ki tàu, thƣờng nơi bọt nƣớc tụ tập ñể tránh tổn hao lƣợng sóng siêu âm bị bọt nƣớc hấp thụ, tránh ảnh hƣởng tiếng ồn từ chân vịt bọt nƣớc tàu chạy gây KHỐI CHỈ BÁO BUỒNG LÁI KI TÀU MÀNG THU PHÁT Hình vẽ 2.12 2.7 Những ý sử dụng máy ño sâu 2.7.1 Hiện tƣợng giao thoa sóng âm đo sâu Giả sử có hai tàu chạy gần nhau, sử dụng máy ño sâu có tần số làm việc xấp xỉ Sóng siêu âm phát nƣớc hai tàu có vùng bị đan chéo vào nhƣ hình vẽ 12 www.hanghaikythuat.edu.tf Hình vẽ 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Theo tính chất sóng âm xảy tƣợng giao thoa sóng âm băng giấy ghi xuất ñƣờng song song đứt qng chéo nhƣng khơng ảnh hƣởng đến kết đo sâu, nhƣ hình vẽ (14, 15, 16) 2.7.2 Phản xạ nhiều lần sóng âm Khi ta phát sóng siêu âm xuyên xuống nƣớc gặp đáy biển phần lƣợng bị đáy biển hấp thụ, phần lƣợng phản xạ trở (chất đáy rắn lƣợng phản xạ trở lớn ngƣợc lại) Sóng phản xạ, phần lọt vào màng dao động thu sóng siêu âm cho ta ñộ sâu ñáy biển mà tàu ñi qua, phần khác ñập vào ñáy tàu lại phản xạ xuống ñáy biển từ ñáy biển phản xạ trở cho ñộ sâu h2, tƣơng tự nhƣ ta có h3 Hiện tƣợng xảy với khu vực có chât đáy rắn, máy phát sóng siêu âm có cơng suất lớn ðặc điểm nhận biết phản xạ nhiều lần ñọc ñộ sâu độ sâu ghi đƣợc băng giấy có dáng dấp ñồng dạng song với ðộ sâu thứ nét độ sâu dƣới ñáy tàu, sau ñó ñƣờng mờ dần, khoảng cách ñƣờng ghi ñộ sâu băng giấy ln (Xem hình vẽ 17) Hình vẽ 2.17 www.hanghaiky thuat.edu.tf Muốn loại bỏ phản xạ nhiều lần có hai cách: + Giảm khuếch ñại + Khi chế tạo máy nhà sản xuất thiết kế hai nấc công suất phát khác nhau, độ sâu nhỏ ta sử dụng cơng suất phát nhỏ độ sâu lớn ta sử dụng cơng suất phát lớn 2.7.3 Ảnh hƣởng bất thƣờng dịng hải lƣu nóng, lạnh nƣớc biển Khi máy đo sâu hoạt động sóng siêu âm truyền mơi trƣờng nƣớc đƣợc coi mơi trƣờng đồng nhƣ đồng nhiệt độ, độ mặn Trƣờng hợp bất thƣờng có dịng hải lƣu nóng, lạnh chảy ngầm lịng đại dƣơng tạo thành hai mơi trƣờng khơng đồng nhất, ñó sóng siêu âm ñập vào mặt ngăn cách hai môi trƣờng này, phần xuyên qua mặt ngăn cách vào mơi trƣờng thứ hai, phần khác phản xạ trở màng thu sóng siêu âm tạo băng giấy ghi ñộ sâu hình ảnh nhƣ hình vẽ (18) Nhiễu dịng hải lƣu ðƣờng viền đáy biển Hình vẽ 2.18 Ta loại trừ ñƣợc tƣợng cách giảm khuếch đại 2.7.3 Nhiễu đàn cá vật trơi dƣới mặt nƣớc Khi sóng siêu âm truyền nƣớc gặp vật nhƣ băng trơi ñàn cá ñi ngầm nƣớc ñều coi môi trƣờng khơng đồng với mơi trƣờng nƣớc, phần sóng âm phản xạ trở hiển thị băng giấy hình ảnh lơ lửng đáy biển mặt nƣớc Hiện tƣợng xảy ñối với máy ño sâu hoạt ñộng tần số cao f = 120 - 200 kHz 2.7.4 Nhiễu loạn số không (do búp phụ gây ra) Khi sử dụng máy ño sâu thang tầm gần cơng suất búp phụ sóng âm phản xạ máy đo sâu tạo tín hiệu giả máy Thơng thƣờng ñộ sâu nhỏ 15 mét muốn loại bỏ nhiễu loạn số không ta sử dụng núm STC 2.8 Nguyên lý ño sâu bút ghi di ñộng Thƣớc thang ño sâu Bộ tạo xung khởi ñộng Mấu cam phát MÁY PHÁT GIẢM TỐC MÔ TƠ MƠ TƠ MÀNG PHÁT, THU Hình vẽ 2.19 2.8.1 Các khối - Băng giấy bút tự ghi: băng giấy máy đo sâu có hai loại giấy hố điện nhiệt điện ( Loại thứ băng giấy có tráng iốt Kali, phải ln đƣợc giữ trạng thái ẩm Khi dịng ñiện chạy qua mặt băng giấy ñể lại vết ñen iốt nguyên chất Loại thứ hai gồm hai lớp, lớp dƣới lớp giấy có rắc bột gra-phít dẫn điện có trộn keo, lớp có láng lớp xít lƣu huỳnh - chì Khi có dịng ñiện chạy qua lớp bị phân hoá làm xuất vệt đen) Có loại kẻ khơng kẻ ô Một kim dẫn ñiện chạy băng giấy có dịng điện phóng qua kim xun qua băng giấy nguồn kín mạch băng giấy cháy ñể lại vệt ñen - Mô tơ quay với vận tốc cực ñều nhờ tự ñộng ñiều chỉnh tốc ñộ làm quay dây cuaroa lai bút ghi mấu cam phát - Mô tơ làm quay cuộn giấy dịch chuyển từ trái qua phải - Bộ tạo xung khởi ñộng làm nhiệm vụ ñiều khiển máy phát, gồm số loại sau: cam phát từ, cam phát - Máy phát kết hợp với màng dao động phát sóng siêu âm xuống đáy biển - Màng dao ñộng thu phát phát làm nhiệm vụ phát xung siêu âm xuống đáy biển thu sóng siêu âm phản xạ trở - Bộ khuếch ñại khuếch ñại tín hiệu thu ñƣợc từ màng dao ñộng 2.8.2 Nguyên lý hoạt ñộng Khi cho máy ño sâu hoạt ñộng, ñộng ñƣợc cấp ñiện sau qua hộp giảm tốc động làm quay mấu cam phát bút tự ghi ñƣợc gắn dây cuaroa băng giấy ñƣợc dịch chuyển theo hƣớng vng góc với dịch chuyển kim ghi Tại thời ñiểm phát mấu cam phát ñi qua tạo xung khởi động làm đóng mạch, đồng thời kim ghi nằm vị trí (m) thang đo ñộ sâu Máy phát ñƣợc ñóng mạch, nguồn ñiện cao áp phóng qua màng dao động phát, xung điện làm cho màng dao động phát phát sóng siêu âm xuyên thẳng vào nƣớc, gặp ñáy biển phản xạ trở qua màng dao động thu sóng siêu âm, sóng siêu âm ñƣợc biến thành dao ñộng ñiện áp, qua khuếch ñại ñiện áp ñƣợc ñƣa ñến kim ghi phóng qua băng giấy để lại vệt đen Khoảng thời gian phát, thu sóng siêu âm khoảng thời gian kim chạy băng giấy ñƣợc ñoạn độ sâu 2h Thật gọi thời gian phát, thu sóng siêu âm t ta có t1 = C Nếu gọi t2 khoảng thời gian kim hành trình băng giấy ta có: L t2 = V k Trong đó: L quãng ñƣờng kim ghi di chuyển băng giấy Vk vận tốc di chuyển kim L 2h Theo ngun lý đo sâu t1 = t2 hay V = C k C.L h = 2.V k Suy (8) Với thang độ sâu khơng đổi vận tốc kim Vk số, C hiển nhiên không thay C đổi Ta đặt K = 2.V K số thang độ sâu đó, gọi hệ số tỉ lệ ñộ sâu Khi ta k thay đổi thang độ sâu Vk thay đổi dẫn tới K thay ñổi theo Về nguyên tắc ta đặt thang độ sâu nhỏ Vk tăng, K giảm ngƣợc lại Nhìn vào cơng thức h =K.L ta thấy muốn ño ñộ sâu dƣới ñáy biển ta cần đo hành trình kim ghi băng giấy Ƣu ñiểm: Ghi ñƣợc ñộ sâu liên tục tàu hành trình ta biết ñƣợc biến thiên ñáy biển khu vực mà tàu qua, đồng thời phán đốn đƣợc ñộ dốc khu vực tàu ñang hành trình Nhƣợc ñiểm: Bảo quản băng giấy tránh ñể ẩm ƣớt 2.9 Ngun lý đo sâu thị đèn hình 2.9.1 Sơ đồ khối: A Màn hình B B D Thang ñặt ñộ sâu Bộ tạo xung khởi ñộng Bộ tạo quét khuếch ñại quét A Máy phát cao áp Màng dao động phát, thu Hình vẽ 2.20 ðáy biển 2.9.2 Nguyên lý hoạt ñộng: Khuếch ñại Khi ñặt thang ñộ sâu toàn máy cấp ñiện Bộ tạo xung khởi ñộng hoạt ñộng ñƣa ñiện áp ñến mạch tạo quét khuếch ñại quét tạo thành xung cƣa ñƣa vào cặp gây lệch A-A quét từ mép ảnh xuống phía dƣới ảnh dọc theo đƣờng kính D ðồng thời xung khởi động đƣa đến điều chế xung biến thành xung vng, xung phóng qua máy phát với ñiện áp cao Máy phát phóng xung cao áp qua màng dao động phát sóng siêu âm Sóng siêu âm phát xuyên thẳng xuống ñáy biển, gặp ñáy biển phản xạ trở màng thu đƣa qua khuếch đại điện áp Sau đó, đƣa ñến cặp gây lệch ngang B-B tạo vết sáng ðó độ sâu Nếu ta gọi thời gian tia qt chạy dọc theo đƣờng kính ảnh t q: D tq = V q Trong đó: Vq vận tốc quét tia ñiện tử, D đƣờng kính qt 2h Tƣơng ứng thời gian phát sóng siêu âm cho ñến thu là: t = C Trong đó: C vận tốc truyền âm mơi trƣờng nƣớc biển h độ sâu tính mét D C.D 2h hay h = 2.V Theo nguyên lí ñồng ñể ño sâu t q = t nên C = q q C Ta thấy ñại lƣợng V = k số thang ñộ sâu cố ñịnh q Nên ta có: h = k.D Vậy muốn ño ñộ sâu cần ño ñƣờng kính vệt qt xong Máy đo sâu thị đèn hình dùng phổ biến tàu biển Hiện nay, ngƣời ta ñã dùng máy ño sâu màu dựa nguyên lí 2.10 Khai thác sử dụng máy ño sâu 2.10.1 Chuẩn bị: Kiểm tra tình trạng chung máy để đảm bảo máy ñã trạng thái sẵn sàng hoạt ñộng - Kiểm tra nguồn cấp cho máy ñã ñúng hay chƣa Kiểm tra núm nút để vị trí hay chƣa: núm khuyếch ñại, ñộ sáng, White line hết trái; cơng tắc nguồn vị trí OFF; tốc độ băng giấy ñặt mức nhỏ nhất, Chọn thang ño sâu cách phù hợp: vào ñộ sâu vùng chạy tàu ghi hải ñồ, hiệu chỉnh thuỷ triều mớn nƣớc tàu ñể chọn thang đo sâu ðể nâng cao độ xác ta chọn thang đo nhỏ mà đảm bảo ño ñƣợc ñộ sâu - Kiểm tra tình trạng băng giấy, cần thiết phải thay 2.10.2 ðƣa máy vào hoạt động - Bật cơng tắc nguồn từ OFF sang ON - Bật cơng tắc thang độ sâu thang ño ñã chọn - Vặn Gain theo chiều kim ñồng hồ tới bắt ñầu xuất nhiễu ngƣợc chiều kim ñồng hồ chút - giấy ghi, sau vặn Nếu vạch số độ sâu bị lệch khỏi vị trí thang đo phải ñiều chỉnh lại - Nếu cần phân biệt ảnh ñáy biển với ảnh mục tiêu nhỏ, lơ lửng khơng liên tục tăng dần núm White line theo chiều kim ñồng hồ cho ñến xuất ñƣờng trắng dọc theo ñƣờng viền ảnh đáy biển Nếu khơng cần thiết để núm hết trái - ðiều chỉnh tốc ñộ băng giấy cho phù hợp với yêu cầu sử dụng - Ấn núm đánh dấu cần - Giảm cơng suất cần - Nếu thấy cần thiết điều chỉnh núm TVG cách phù hợp 2.10.3 Tắt máy: - Giảm núm Gain, White line, Paper speed hết trái - Cơng tắc nguồn vị trí OFF - Cơng tắc thang đo sâu vị trí nhỏ 2.10.4 Bảo quản bảo dƣỡng: - Thay giấy ghi: trình khai thác phải thƣờng xuyên kiểm tra giấy ghi, thấy gần hết khơng đảm bảo phải thay - Thay kim ghi: Khi kim ghi bị mòn trở nên bị ngắn làm giảm chất lƣợng ghi Khi ta phải thay kim ghi Trong trƣờng hợp thay kim ghi ñể giấy giáp mịn lên giấy ghi quay cua roa ghi - vịng để đầu bút ghi tròn lại - ðể kéo dài tuổi thọ máy cần thiết phải bảo dƣỡng kiểm tra máy thƣờng xuyên, chỗ nối ñầu giắc cắm phải đƣợc giữ chặt - Giấy khơ nhạy cảm ñiện ñƣợc sử dụng máy nên bột cacbon vƣơng lên phận bên xung quanh cua roa ghi Quét bụi than chổi để tránh hƣ hỏng xảy Khi lau chùi mở nắp trƣớc phía sau mở chốt giữ giây treo quét bột than Lau chùi thƣờng xuyên vải nhúng nƣớc mặt trƣớc Khơng sử dụng loại hố chất gây thay đổi mang tính chất hố học mặt máy - Khi giấy khơng chuyển động trơn tru hay có tiếng động lạ tháo móc dây treo kiểm tra ăn khớp bánh răng, cần thiết bơi trơn - Kiểm tra bảo dƣỡng mặt ngồi màng dao động tàu lên đà ... tới khối điều khiển báo Khối Page 14 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU thƣờng gồm tạo xung ñiện áp cao, màng dao ñộng thu, phát khuếch ñại Màng dao Page 15 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU ñộng thƣờng dùng... ñộ sâu nhƣ sau: h=C t (5) Trong ñó: C tốc ñộ truyền âm nƣớc (C= 1.500 m/s) Page 16 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU ∆t khoảng thời gian phát, thu sóng siêu âm Page 17 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU... tâm điều khiển & Khối báo: ñiều khiển hoạt ñộng thống máy phát, máy thu máy báo- báo ñộ sâu ño ñƣợc dƣới dạng số, băng giấy tự ghi, Page 18 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÁY ĐO SÂU Máy phát: tạo xung ñiện